Evrimi Anlamak kapsamlı ve anlaşılır evrim rehberiniz!

A9n Simsekhizli Garip Uyarlanımlar

Git ve: kullan, ara


Evrim 101 Haberler

Şimşek Hızlı Isırışlar ve Garip Uyarlanımlar

Ekim 2006

Aslanlar ve büyük beyaz köpekbalıkları, hayvanlar aleminin en büyük çenelerine sahip olmakla övünebilirler belki, ama en hızlı çeneyle övünme hakkı bir başkasına ait: 2006 yılının Ağustos ayında, Sheila Patek, Andy Suarez ve meslektaşlarından oluşan bir grup biyolog, en hızlı çene unvanını Odontomachus bauri isimli ufacık bir kapan çeneli karıncaya verdiler. Nitekim Orta ve Güney Amerika'ya mahsus bu karınca, ağzını saatte 233 kilometre hızla kapatabilmekte! Bu şimşek hızlı ısırış sayesinde ufak karınca, karşısındaki asker termitin (topluluğunu başka karıncalara karşı savunan termit çeşidi) kafasını, daha o savunmaya geçip düşmanını saran ve felce uğratan yapışkan sıvısını püskürtemeden, uçurabilir. Karıncanın şimşek hızlı ısırığı kaçış mekanizması olarak da ikinci bir işlev görür. Kendisinden büyük bir işgalciyle karşılaştığında, karınca düşmanını ısırarak, aynı anda kendini 20-22 santimetre öteye fırlatabilir (buna "zıplamalı savunma" denir), ya da zemini ısırarak, kendini havaya savurur ve bir karınca yiyenin dili gibi tehlikelerden korunabilir (bunun da adı "kaçış atlayışı"dır).

Yukarıdaki videoda kapan çeneli karıncanın "zıplamalı savunma" hareketi normalden 100 kat yavaş gösteriliyor.
Yukarıdaki videoda kapan çeneli karıncanın "kaçış atlayışı" hareketi normalden 100 kat yavaş gösteriliyor.

Evrim Bunun Neresinde?

Kapan çeneli karıncanın rekortmen çenesi kuşkusuz manşetlere girdi, ama bu çenenin gerisinde yatan evrimsel sürecin de en az çenenin kendisi kadar müthiş bir hikayesi var.

Karıncanın çenesi bir çeşit tetikleme düzeneği kullanır. Hayvanın başındaki küçük kaslar altçeneleri geriye doğru çeker, mandal benzeri yapı (altçene eklem parçası) sayesinde de çeneler bu konumda takılı kalır. Karınca ısırmaya hazırlandığında ise, başındaki büyük kasları gerer ve bunlar da mandalı açar. Büyük kaslar tam gerildiklerinde çene tetiğe alınmış olur. Tetikteki kas mandalı serbest bıraktığında da çeneler birbirine kenetleniverir.

Kapan çeneli karıncanın altçenelerinin kapanışını gösteren bu film gerçeğe kıyasla 1667 defa yavaşlatılmıştır!

Bu kapan çene düzeneği nasıl evrildi? Düzeneğin unsurları (altçeneler, mandal, tetik kasları vs.) bir anda yoktan varolmadılar. Bilakis, bu parçalar kapan çeneli olmayanları da dahil tüm karıncaların sahip oldukları kimi temel vücut parçalarından evrildiler. Örneğin tüm karıncaların altçeneleri vardır, ama O. bauri`de bu altçeneler daha uzun ve sağlam olacak şekilde evrilmiştir. Tüm karıncalarda altçene eklemi vardır, ama O. bauri`de bu eklemin biçimi bir mandal görevi görecek şekilde evrilmiştir. Tüm karıncalarda altçenelerini kapatacak kaslar mevcuttur, ama O. bauri’nin kasları olağanüstü boyutlara evrilerek o öldürücü ısırığın motoru olmuştur. Evrimsel terminolojide bu tür özelliklere ardıl uyarlanım denir. Ardıl uyarlanımlar, başlangıçta,doğal seçilim tarafından farklı bir işleve yönelik olarak seçilmiş yararlı kalıtsal özelliklerdir. Bu yapılar mevcut işlevlerini sonradan edinir. Kapan çene örneğinde, ilk başta nesneleri hareket ettirmeye ve yiyecekleri parçalamaya yarayan özgün özellikler, daha sonra avlanma ve korunma için uyarlanmışlardır.

Obauri.jpg Pogonomyrmex.jpg

O.bauri`nin (solda) vuruşa hazır bekleyen kapan çenesi vardır. Pogonomyrmex subdentatus`un (sağda) daha tipik küçük altçeneleri vardır.

İlginçtir ki, O. bauri öldürücü kapan çeneleri olan yegane karınca değil. Birkaç örnek vermek gerekirse, Strumigenys karıncaları, Mystrium karıncaları ve Myrmoteras karıncaları gibi türler de O. bauri`ninkini andıran tetik düzenekleriyle donanmış kapan çeneleriyle tanınırlar.

Strumigenys.jpg Mystrium.jpg Myrmoteras.jpg

Soldan sağa: Strumigenys, Mystrium ve Myrmoteras.

Peki tüm bu farklı kapan çeneler nasıl evrildiler? Bir hipoteze göre kapan çene düzeneği karıncalar arasında yalnızca bir defa evrilmiştir. Dolayısıyla şu anda kapan çeneli olan tüm karınca türlerine bu özellik ortak atadan miras kalmıştır. Ancak eldeki bulgular aksi yöne işaret ediyor. Araştırmacılar karıncaların DNA dizilimini kullanarak karınca türleri arası akrabalık ilişkilerini gösteren bir soyoluş ağacı inşa ettiklerinde, kapan çeneli karıncaların soyoluş ağacında birbirine yakın tek bir grup oluşturmadıklarını, aksine ağacın farklı dallarına dağılmış olduklarını keşfettiler (aşağıda). Dahası, kapan çene mekanizmasının anatomisi incelendiğinde, farklı türlerin tetikleme düzenekleri arasında ince farklar ortaya çıkmıştır. Her ne kadar tüm karıncalar O. bauri`ninkine benzer bir tetikleme düzeneği kullanıyorlarsa da, düzeneğin unsurları farklı karıncalarda ağzın farklı bölümlerinden oluşmuştur. Örneğin O. bauri`nin tetiği altçene ekleminden oluşmuşken, Strumigenys`in tetiği bu hayvanın labrumundan, yani "üst dudağından" meydana gelmiştir. Eldeki bulgular, kapan çeneleri karıncaların evrimsel tarihte bir değil en az dört ayrı kez, birbirinden bağımsız olarak ortaya çıktığına kuvvetle işaret etmektedir!

Antclade.jpeg

Yakınsayan evrim süreçleri sonucu bağımsız ortaya çıkan ve kapan çeneler gibi birbirine benzeyen özelliklere görevdeş denir. Yakınsayan evrimin bu gibi örnekleri bizi hayrete düşürebilir, ama yaşam tarihinde böyle örnekler aramaya başladığınızda, çok da ender olmadıklarını farkedersiniz. Canlılar aleminde birçok görevdeşlik örneğine rastlarız. Köpekbalıklarının ve yunusların torpidoyu andıran vücut şekillerinden tutun, pandaların ve primatların başparmaklarına ve burada işlediğimiz örnekteki piknik zararlılarının kudretli çenelerine kadar çok çeşitli örnekler bulabiliriz.

Daha fazlasını okuyun

Bu yazının çıkış noktası olan makaleler:

  • Gronenberg, W. (1996). The trap-jaw mechanism in the Dacetine ants Daceton armigerum and Strumigenys sp. The Journal of Experimental Biology 199(9):2021-2033. Okumak için tıklayın (İngilizce)
  • Moreau, C. S., Bell, C. D., Vila, R., Archibald, S. B., and Pierce, N. E. (2006). Phylogeny of the ants: Diversification in the age of angiosperms. Science 312:101-104.
  • Patek, S. N., Baio, J. E., Fisher, B. L., and Suarez, A. V. (2006). Multifunctionality and mechanical origins: Ballistic jaw propulsion in trap-jaw ants. Proceedings of the National Academy of Sciences USA 103(34):12787-12792. Okumak için tıklayın (İngilizce)

Haberler ve dergilerden makaleler :


Evrimi Anlamak kaynakları:


Ek tartışma soruları

  1. Uyarlanım nedir? Ardıl uyarlanım ile uyarlanım arasında ne fark vardır?

  2. O. bauri`nin kapan çeneleri neden ardıl uyarlanım sayılırlar?

  3. Kökendeşlik kavramını incelemek icin buraya tıklayın. Okuduğunuz metni baz alarak, kökendeşlik ile görevdeşlik arasındaki başlıca farkları nasıl tarif edersiniz?

  4. O. bauri ve Strumigenys karıncalarının kapan çenelerinin kökendeş değil, görevdeş olduğuna hangi bulgular işaret etmektedir?

  5. Yakınsayan evrim üzerine bir inceleme okumak için buraya tıklayın. Söz konusu sayfada yer alan animasyondaki gibi, O. bauri ve Strumigenys karıncalarının kapan çenelerinin adım adım nasıl evrilmiş olabileceğini açıklayın.

  6. Taç yapraklarının evrimi hakkında okumak için bu sayfaya göz atın. O. bauri ve Strumigenys karıncalarında kapan çenelerinin evrimi ile Costaceae ve Poinsettia bitkilerinde taç yapraklarının evrimi arasındaki benzerlik ve farklılıkları tartışın.

İlişkili dersler ve kaynaklar

  • Ardıl uyarlanımı öğretin (İngilizce): 9 ile 12. sınıflar için hazırlanmış bu etkileşimli bölümde, kuşlarda uçuşun evrimine yönelik bir incelenme aracılığıyla, öğrenciler ardıl uyarlanım, soyoluş ve evrimsel tarihin yeniden inşasını öğrenebilirler.
  • Görevdeşliği öğretin : 6 ile 8. sınıflar için hazırlanmış bu etkileşimli bölüm, öğrencilerin kökendeş ve görevdeş yapıların ne olduklarını, nasıl tanınacaklarını ve nasıl evrildiklerini anlamalarına yardımcı olacaktır (Bu modülün 9 ile 12. sınıflar için uyarlanmış bir sürümü hazırlanmaktadır).
  • Yakınsayan evrimin bir başka örneğini öğretin: 9 ile 12. sınıflar için hazırlanmış bu araştırma öyküsü, tropik tarçın bitkilerinde yakınsayan evrimi inceleyen biyolog Chelsea Specht'in soyoluşsal ve anatomik yöntemlerden nasıl yararlandığını ele almaktadır.


Kaynakça

  • Gronenberg, W. (1996). The trap-jaw mechanism in the Dacetine ants Daceton armigerum and Strumigenys sp. The Journal of Experimental Biology. 199: 2021-2033.
  • Moreau, C. S., Bell, C. D., Vila, R., Archibald, S. B., and Pierce, N. E. (2006). Phylogeny of the ants: Diversification in the age of angiosperms. Science. 312: 101-104.
  • Patek, S. N., Baio, J. E., Fisher, B. L., and Suarez, A. V. (2006). Multifunctionality and mechanical origins: Ballistic jaw propulsion in trap-jaw ants. Proceedings of the National Academy of Sciences USA. 103: 12787-12792.


Kısa filmler Sheila Patek ve iş arkadaşlarına aittir; Odontomachus bauri ve Pogonomyrmex subdentatus fotografları Alex Wild tarafından; tüm diğer karınca fotoğrafları April Nobile tarafından çekilmiş (Kaliforniya Bilimler Akademisi) ve antweb.org'den alınmıştır.

yazdırılabilir görünüm